(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路の一部を形成するチューブ体と、該チューブ体の外側表面に取り付けられた歪みセンサとを備え、前記歪みセンサにより検出した前記チューブ体の壁部の歪みに基づいて前記マイクロ流路を流れる流体の圧力を測定する圧力測定デバイスであって、
前記チューブ体は、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされ、該チューブ体における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部に前記歪みセンサが取り付けられ、扁平した該壁部を圧力ゲージのダイアフラム面として扱い、該壁部の歪を検出し、
前記歪みセンサは、縦歪み検出用の歪みセンサと、横歪み検出用の歪みセンサとの２種類が取り付けられ、
前記縦歪み検出用の歪みセンサと、前記横歪み検出用の歪みセンサとは、互いに対向する壁部のそれぞれの外側表面に取り付けられ、一方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサと、他方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサとは互いに非対向位置となるように取り付けられ、且つ、一方の壁部における横歪み検出用の歪みセンサと、他方の壁部における横歪み検出用の歪みセンサとは互いに非対向位置となるように取り付けられることを特徴とする圧力測定デバイス。
【請求項２】
前記チューブ体の両端部を溶接構造により固定支持する固定枠を備え、該チューブ体で発生した歪みが該チューブ体より外部に伝搬することがないことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定デバイス。
【請求項３】
前記チューブ体が、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされた扁平部と、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略真円形状とされた真円部とを備え、
前記チューブ体の真円部の外側表面の対向する壁部に取り付けられた補正用歪みセンサと、該補正用歪みセンサで得た歪み情報に基づいて前記歪みセンサにより検出した歪みの温度影響を補正する温度影響補正手段とを備える請求項１または請求項２に記載の圧力測定デバイス。
【請求項４】
前記チューブ体における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部に取り付けられた温度センサと、該温度センサで得た温度情報に基づいて前記歪みセンサにより検出した歪みの温度影響を補正する温度影響補正手段とを備える請求項１または請求項２に記載の圧力測定デバイス。
【請求項５】
前記歪みセンサと、前記補正用歪みセンサまたは前記温度センサとを、外気から遮断して周囲温度・湿度の影響を受けにくくするための、コーティング剤によりコーティングした請求項３または請求項４に記載の圧力測定デバイス。
【請求項６】
前記チューブ体の流路の断面積が１ｍｍ２以上且つ８ｍｍ２以下である請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧力測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力測定デバイスに関する。より詳しくは、マイクロ流路の一部を形成するチューブ体と、チューブ体における壁部の外側表面に取り付けられた歪みセンサとを備え、歪みセンサにより検出した壁部の歪みに基づいて、マイクロ流路を流れる流体の圧力を測定するように構成されたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ化学プラントは、マイクロスケール空間内での混合、化学反応、分離などを利用した設備であり、大型タンクを用いた従来式のプラントと比較して多くの利点を備える。例えば、複数の流体の混合や化学反応を短時間且つ微量の試薬で行えること、装置が小型であるため実験室レベルで生成物の製造技術を確立できればナンバリングアップを行うことで容易に生産用の設備ができること、爆発などの危険を伴う反応にも適応可能であること、需要量に合わせた生産量の調整が容易にできることなどである。このため、化学工業や医薬品工業の分野では、流体の混合または反応を行い材料や製品を製造するための好適な装置として注目され、近年、その研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
マイクロ化学プラントにおいては、反応路であるマイクロ流路を流れる流体の圧力を適正に制御することによって、反応速度や生成物の質を向上させることができる。上記制御を行うためには、流体の正確な圧力測定が必要となる。特許文献１には、ロケット推進薬供給配管内流体の正確な動的圧力測定を可能とする発明が記載されている。その発明によると、歪みゲージを薄肉配管の外表面に取り付ける構成とするため、配管にポートを設けることなく、配管内の動的圧力を正確に測定することができる。
【特許文献１】特開平１０−１３２６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ流路を流れる流体の圧力測定手段として、特許文献１の技術を用いることも考えられる。しかし、マイクロ化学プラントで用いられる流路は、一般に断面積が数ｍｍ２以下と小さく、マイクロ流路を形成するチューブ体の断面が真円形状であった場合、特許文献１の技術を用いると、次の問題がある。すなわち、真円状のチューブ体では、受圧面積が非常に小さく、歪みゲージを薄肉配管の外表面に取り付けたとしても、正確な圧力測定に十分となる歪みが生じない。マイクロ化学プラントで用いられる狭い流路内の圧力を正確に測定できる技術が要求されている。本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであり、マイクロ流路を流れる流体の圧力を正確に測定することができる圧力測定デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の圧力測定デバイスは、マイクロ流路の一部を形成するチューブ体と、該チューブ体の外側表面に取り付けられた歪みセンサとを備え、前記歪みセンサにより検出した前記チューブ体の壁部の歪みに基づいて前記マイクロ流路を流れる流体の圧力を測定する圧力測定デバイスであって、
前記チューブ体は、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされ、該チューブ体における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部に前記歪みセンサが取り付けられ、扁平した該壁部を圧力ゲージのダイアフラム面として扱い、該壁部の歪を検出し、
前記歪みセンサは、縦歪み検出用の歪みセンサと、横歪み検出用の歪みセンサとの２種
類が取り付けられ、
前記縦歪み検出用の歪みセンサと、前記横歪み検出用の歪みセンサとは、互いに対向する壁部のそれぞれの外側表面に取り付けられ、一方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサと、他方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサとは互いに非対向位置となるように取り付けられ、且つ、一方の壁部における横歪み検出用の歪みセンサと、他方の壁部における横歪み検出用の歪みセンサとは互いに非対向位置となるように取り付けられることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の圧力測定デバイスによると、チューブ体における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部に取り付けられた歪みセンサにより検出した歪みに基づいて、マイクロ流路を流れる流体の圧力を測定する。つまり、この扁平壁部を圧力ゲージのダイアフラム面として扱うことになる。この扁平壁部の歪みは、マイクロ流路を流れる流体の圧力に比例して発生するため、この歪み量を適当な物理量へ変換することで正確な圧力測定が可能である。流体の流れ方向に垂直な断面が真円形状のチューブ体に比較して、有効な受圧面積を大きくとることができ、マイクロ流路を流れる流体の圧力測定に十分な歪みを発生させることができる。そして、流路にポート等の滞留部を持たせる必要もない。
【０００７】
また、請求項１の圧力測定デバイスによると、縦歪み検出用の歪みセンサと、横歪み検出用の歪みセンサとの２種類が取り付けられるため、縦歪みと横歪みを同時に測定することが可能となり、更に一層正確な圧力測定が可能となる。
【０００８】
また、請求項１の圧力測定デバイスによると、一方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサと、他方の壁部における縦歪み検出用の歪みセンサとは、マイクロ流路を流れる流体の流れ方向についての異なる２点の圧力を測定できる。この２点の圧力平均を求めることで、より信頼度の高い圧力測定が可能となる。横歪み検出用の歪みセンサについても同様である。
【０００９】
請求項２の圧力測定デバイスは、前記チューブ体の両端部を溶接構造により固定支持する固定枠を備える。
【００１０】
請求項２の圧力測定デバイスによると、チューブ体の両端部は、溶接構造により固定枠に固定支持されるため、チューブ体で発生した歪みがチューブ体より外部に伝搬することがない。チューブ体は固定枠内でのみ歪みを生ずるため、より正確な圧力測定が可能となる。
【００１１】
請求項３の圧力測定デバイスは、前記チューブ体が、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされた扁平部と、前記流体の流れ方向に垂直な断面が略真円形状とされた真円部とを備え、該チューブ体の真円部の外側表面に取り付けられた補正用歪みセンサと、該補正用歪みセンサで得た歪み情報に基づいて前記歪みセンサにより検出した歪みの温度影響を補正する温度影響補正手段とを備える。
【００１２】
請求項３の圧力測定デバイスによると、圧力変化による歪みが殆どないチューブ体の真円部に取り付けた補正用歪みセンサによって温度変化による歪みを検出することができるので、チューブ体の扁平部に取り付けた歪みセンサにより検出した歪みにおける温度影響をより正確に補正することができ、より正確な圧力測定が可能となる。
【００１３】
請求項４の圧力測定デバイスは、前記チューブ体における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部に取り付けられた温度センサと、この温度センサで得た温度情報に基づいて前記歪みセンサにより検出した歪みの温度影響を補正する温度影響補正手段とを備える。
【００１４】
請求項４の圧力測定デバイスによると、温度センサで得た温度信号により歪みセンサにおける温度影響が補正されるため、更に正確な圧力測定が可能となる。
【００１５】
請求項５の圧力測定デバイスは、前記歪みセンサと、前記温度センサまたは前記補正用歪みセンサとが、コーティング剤によりコーティングされる。
【００１６】
請求項５の圧力測定デバイスによると、チューブ体の外側表面に取り付けられた歪みセンサ、温度センサ、補正用歪みセンサが、コーティング剤により外気から遮断されるため、歪みセンサ等がその周囲の温度・湿度による影響を受けにくくなる。
【００１７】
請求項６の圧力測定デバイスは、前記チューブ体の流路の断面積が１ｍｍ２以上且つ８ｍｍ２以下である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、マイクロ流路を流れる流体の圧力を正確に測定することができる圧力測定デバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る第一実施形態の圧力測定デバイス１０について、図１から図３を参照しながら説明する。圧力測定デバイス１０は主として、固定枠１２、チューブ体１３、歪みセンサ１４、補正用歪みセンサ１５、及び信号変換部１６を備える。
【００２０】
固定枠１２は、ステンレス鋼や真鍮等の金属を材質とし、直方体形状の本体ブロック１２１と、本体ブロック１２１の長手方向の両端部に設けられた入口側接続部１２２及び出口側接続部１２３とを備えている。
【００２１】
本体ブロック１２１は、その上面から下面に貫通する貫通穴１２４を中央に備える。貫通穴１２４は、図１に示すように、本体ブロック１２１の長手方向を長軸方向とする略長穴形状を成しており、その長軸方向において互いに対向する壁部にそれぞれ、貫通穴１２５及び貫通穴１２６を備えている。
【００２２】
入口側接続部１２２は、本体ブロック１２１の長手方向の一端面にこれと一体的に設けられた中空雄コネクタ体である。入口側接続部１２２は、中心軸部に貫通穴１２７を備え、この貫通穴１２７と本体ブロック１２１の貫通穴１２５とは連通する。
【００２３】
出口側接続部１２３は、本体ブロック１２１の長手方向の他端面にこれと一体的に設けられた中空雄コネクタ体である。出口側接続部１２３は、中心軸部に貫通穴１２８を備え、この貫通穴１２８と本体ブロック１２１の貫通穴１２６とは連通する。
【００２４】
チューブ体１３は、ステンレス鋼等の金属を材質とし、マイクロ流路の一部を形成する。すなわち、マイクロ流路に接続されてマイクロ流路Ｒの一部とされる。また、チューブ体１３は、チューブ内を流れる液体の流れ方向に垂直な断面（横断面）が略扁平円形状とされた扁平部１３１と、液体の流れ方向に垂直な断面（横断面）が略真円形状とされた真円部１３２とを備える。
【００２５】
図３に示すように、チューブ体１３の扁平部１３１は、円筒を径方向に押し潰した際に得られる扁平筒形状を成している。このチューブ体１３の流路の断面積は、１ｍｍ２〜８ｍｍ２である。この扁平筒状体において短軸Ｊ方向に互いに対向する壁部１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ歪みセンサ１４による圧力測定に十分な歪量が得られる厚みとされ、具体的には、９０μｍ以上且つ１１０μｍ以下の薄肉状とされる。この厚みは、チューブ体１３を流れる液体の圧力が、０〜１ＭＰａの範囲内である場合に好適な値である。なお、マイクロ流路Ｒを流れる液体の圧力範囲に応じて、適宜他の値に変更することができる。また、扁平部１３１の横断面形状は、例えば、楕円形状、長円形状等の種々の設計変更が可能である。
【００２６】
チューブ体１３は、図２に示すように、上記固定枠１２の貫通穴１２７及び貫通穴１２８に挿入されており、チューブ体１３の両端部が、固定枠１２の入口側接続部１２２及び出口側接続部１２３にそれぞれ、溶接部Ｗにより溶接固定されている。
【００２７】
チューブ体１３の扁平部１３１の上記壁部１３１ａ，１３１ｂの外側面には、歪みセンサ１４（１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２）が取り付けられ、チューブ体１３の真円部１３２の外周面には、補正用歪みセンサ１５（１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２）が取り付けられている。
【００２８】
歪みセンサ１４は、取り付けた検出対象の歪みに応じた電気信号を出力する歪ゲージで構成されており、縦歪検出用の歪みセンサ１４ａ１，１４ｂ１、及び横歪検出用の歪みセンサ１４ａ２，１４ｂ２から成る。縦歪検出用の歪みセンサ１４ａ１は、扁平部１３１の壁部１３１ａの縦方向（長手方向）の歪みを検出するように取り付けられる。横歪検出用の歪みセンサ１４ａ２は、壁部１３１ａの横方向（短手方向）の歪みを検出するように取り付けられる。同様に、縦歪検出用の歪みセンサ１４ｂ１は、壁部１３１ｂの縦方向の歪みを検出するように取り付けられ、横歪検出用の歪みセンサ１４ｂ２は、壁部１３１ｂの横方向の歪みを検出するように取り付けられる。
【００２９】
縦歪み検出用の歪みセンサ１４ａ１と、横歪検出用の歪みセンサ１４ａ２とは、壁部１３１ａの外側面において扁平部１３１の長手方向に沿って取り付けられる。同様に、縦歪み検出用の歪みセンサ１４ｂ１と、横歪検出用の歪みセンサ１４ｂ２とは、壁部１３１ｂの外側面において扁平部１３１の長手方向に沿って取り付けられる。壁部１３１ａにおける縦歪み検出用の歪みセンサ１４ａ１と、壁部１３１ｂにおける縦歪み検出用の歪みセンサ１４ｂ１とは互いに非対向位置となるように取り付けられ、且つ、壁部１３１ａにおける横歪み検出用の歪みセンサ１４ａ２と、壁部１３１ｂにおける横歪み検出用の歪みセンサ１４ｂ２とは互いに非対向位置となるように取り付けられる。
【００３０】
補正用歪みセンサ１５は、取り付けた検出対象の歪みに応じた電気信号を出力する歪ゲージで構成されており、縦歪検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１，１５ｂ１、及び横歪検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２，１５ｂ２から成る。縦歪検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１は、チューブ体１３の真円部１３２の周壁部の縦方向（チューブ体１３の軸方向）の歪みを検出するように取り付けられる。横歪検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２は、真円部１３２の周壁部の横方向（チューブ体１３の円周方向）の歪みを検出するように取り付けられる。同様に、縦歪検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ１は、周壁部の縦方向の歪みを検出するように取り付けられ、横歪検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ２は、周壁部の横方向の歪みを検出するように取り付けられる。
【００３１】
縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１と、横歪検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２とは、真円部１３２の周壁部の上面においてチューブ体１３の軸方向に沿って取り付けられる。同様に、縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ１と、横歪検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ２とは、真円部１３２の周壁部の下面においてチューブ体１３の軸方向に沿って取り付けられる。縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１と、縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ１とは互いに非対向位置となるように取り付けられ、且つ、横歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２と、横歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ｂ２とは互いに非対向位置となるように取り付けられる。
【００３２】
歪みセンサ１４及び補正用歪みセンサ１５は、それぞれに接続されたリード線１４Ｌ，１５Ｌやグランド用のリード線と共に、コーティング剤１７を介してチューブ体１３の外表面に取り付けられる。コーティング剤１７は、本実施形態では、シリコン樹脂を用いたが、圧力測定時における液温に応じて、適宜他の材質に変更することができる。また、リード線１４Ｌ，１５Ｌは、固定枠１２の貫通穴１２４の内壁面においてもコーティング剤１７を介して取り付けられる。
【００３３】
信号変換部１６は、歪みセンサ１４（１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２）及び補正用歪みセンサ１５（１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２）から出力された信号を増幅する増幅回路、各歪みセンサ１４、各補正用歪みセンサ１５で得た信号の平均値を算出する平均値算出回路などを備え、各出力平均を圧力信号として出力するように構成される。その際、各補正用歪みセンサ１５で測定した歪み信号に基づいて、歪みセンサ１４が受けた温度影響についても演算処理するように構成される。
【００３４】
以上のように、本実施形態の圧力測定デバイス１０によると、チューブ体１３の扁平部１３１における略扁平円形状の短軸方向に互いに対向する壁部１３１ａ，１３１ｂに取り付けられた歪みセンサ１４により検出した歪みに基づいて、マイクロ流路Ｒを流れる流体の圧力を測定することができる。つまり、この扁平した壁部１３１ａ，１３１ｂを圧力ゲージのダイアフラム面として扱うことになる。この扁平した壁部１３１ａ，１３１ｂの歪みは、マイクロ流路Ｒを流れる流体の圧力に比例して発生するため、この歪み量を適当な物理量へ変換することで正確な圧力測定が可能である。扁平部１３１の壁部１３１ａ，１３１ｂにおいては、横断面が略真円形状の真円部１３２に比較して、有効な受圧面積を大きくとることができ、マイクロ流路を流れる流体の圧力測定に十分な歪みを発生させることができる。そして、流路にポート等の滞留部を持たせる必要もない。
【００３５】
また、チューブ体１３の両端部は、溶接構造により固定枠１２に固定支持されるため、チューブ体１３で発生した歪みがチューブ体１３より外部に伝搬することがない。チューブ体１３は固定枠１２内でのみ歪みを生ずるため、より正確な圧力測定が可能となる。
【００３６】
また、チューブ体１３の真円部１３２に取り付けた補正用歪みセンサ１５によって温度変化による歪みを検出しているので、扁平部１３１に取り付けた歪みセンサ１４によって検出した歪みにおける温度影響をより正確に補正することができ、更に正確な圧力測定が可能となる。つまり、マイクロ流路Ｒを流れる流体の温度が変化する場合、チューブ体１３の扁平部１３１には、流体の圧力変化による歪みの他に、流体の温度変化による歪みも生じることになり、圧力測定に誤差をもたらすことになるが、チューブ体１３の真円部１３２においては、圧力変化による歪みは、温度変化による歪みに比べて殆ど発生しない。したがって、この真円部１３２の歪みを補正用歪みセンサ１５により検出し、この歪み情報に基づいて歪みセンサ１４により検出した歪みにおける温度影響を補正することによって、チューブ体１３の流体圧力を正確に測定することができる。
【００３７】
また、チューブ体１３の外側表面に取り付けられた歪みセンサ１４及び補正用歪みセンサ１５が、コーティング剤１７により外気から遮断されるため、歪みセンサ１４及び補正用歪みセンサ１５が周囲の温度・湿度による影響を受けにくくなる。
【００３８】
また、縦歪み検出用の歪みセンサ１４ａ１，１４ｂ１と、横歪み検出用の歪みセンサ１４ａ２，１４ｂ２との２種類が取り付けられるため、チューブ体１３の扁平部１３１の縦歪みと横歪みを同時に測定することができ、より一層正確な圧力測定が可能となる。また、本実施形態では、縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１，１５ｂ１と、横歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２，１５ｂ２との２種類が取り付けられるため、チューブ体１３の真円部１３２の縦歪みと横歪みを同時に測定することができ、このことでも、より一層正確な圧力測定が可能となる。
【００３９】
また、チューブ体１３の扁平部１３１の一方の壁部１３１ａにおける縦歪み検出用の歪みセンサ１４ａ１と、他方の壁部１３１ｂにおける縦歪み検出用の歪みセンサ１４ｂ１とによって、マイクロ流路Ｒを流れる流体の流れ方向についての異なる２点の圧力を測定することができる。これら２点の圧力平均を求めることで、より信頼度の高い圧力測定が可能となる。横歪み検出用の歪みセンサ１４ａ２，１４ｂ２についても同様である。
【００４０】
また、本実施形態では、チューブ体１３の真円部１３２に取り付けられた縦歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ１と補正用歪みセンサ１５ｂ１とによって、真円部１３２の流れ方向において異なる２点の歪みを測定できるので、これら２点の平均を求めることで、より信頼度の高い圧力測定が可能となる。横歪み検出用の補正用歪みセンサ１５ａ２，１５ｂ２についても同様である。
【００４１】
次に、本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイス１について、図４から図７を参照しながら説明する。図４は本発明に係る圧力測定デバイス１の外観を示す斜視図、図５は本発明に係る圧力測定デバイス１の平面一部断面図、図６は本発明に係る圧力測定デバイス１の正面一部断面図、図７はチューブ体３の横断面図である。
【００４２】
図４から図６に示すように、本発明に係る圧力測定デバイス１は、固定枠２、チューブ体３、歪みセンサ４、温度センサ５及び信号変換部６などを備える。
【００４３】
固定枠２は、ステンレス鋼や真鍮等の金属を材質とし、本体ブロック２１、入口側接続部２２及び出口側接続部２３を備える。
【００４４】
本体ブロック２１は、上面から下面に貫通する貫通穴２４を中央に備える中空箱状体である。貫通穴２４は、図６に示すように、上穴部２４１、下穴部２４２及び中穴部２４３からなる。上穴部２４１は、中心に向かって下傾する逆円錐台斜面２４Ｄにより形成される。下穴部２４２は、中心に向かって上傾する円錐台斜面２４Ｕにより形成される。中穴部２４３は、円筒面２４Ｔにより形成される。円筒面２４Ｔにおいて互いに対向する両部分には、それぞれ、入口側流路となる半径０．６ｍｍの貫通穴２５１、及び出口側流路となる半径０．６ｍｍの貫通穴２５２を備える。
【００４５】
入口側接続部２２は、本体ブロック２１の一端面にこれと一体的に設けられた中空雄コネクタ体である。その外周面には雄ねじ２２Ｎが形成され、入口ポート穴となる半径０．６ｍｍの貫通穴２２Ｈが中心軸部に穿設される。本体ブロック２１における貫通穴２５１と入口側接続部２２における貫通穴２２Ｈとは連通する。
【００４６】
出口側接続部２３は、本体ブロック２１の他端面にこれと一体的に設けられた中空雄コネクタ体である。その外周面には雄ねじ２３Ｎが形成され、出口ポート穴となる半径０．６ｍｍの貫通穴２３Ｈが中心軸部に穿設される。本体ブロック２１における貫通穴２５２と入口側接続部２２における貫通穴２３Ｈとは連通する。
【００４７】
チューブ体３は、ステンレス鋼等の金属を材質とし、図７に示すように、円筒を径方向に押し潰した際に得られる扁平筒形状を呈する。すなわち液体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされる。チューブ体３の中空部の流路がマイクロ流路Ｒの一部とされ、その断面積は１ｍｍ２〜８ｍｍ２である。この扁平筒状体において短軸Ｊ方向に互いに対向する壁部３１ａ，３１ｂは、それぞれ歪みセンサ４による圧力測定に十分な歪量が得られる厚みとされ、具体的には、９０μｍ以上且つ１１０μｍ以下の薄肉状とされる。この厚みは、チューブ体３を流れる液体の圧力が０〜１ＭＰａの範囲内である場合に好適な値である。なお、マイクロ流路Ｒを流れる液体の圧力範囲に応じて、適宜他の値に変更することができる。チューブ体３は、本体ブロック２１における円筒面２４Ｔにおける互いに対向する壁面間に、貫通穴２５１及び貫通穴２５２のそれぞれに連通するように取り付けられる。取り付けは、具体的には溶接により行われる。
【００４８】
上記各壁部３１ａ，３１ｂの外側面には、それぞれ歪みセンサ４（４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２）及び温度センサ５（５ａ，５ｂ）が取り付けられる。
【００４９】
歪みセンサ４は、取り付けた検出対象の歪に応じた電気信号を出力する歪ゲージで構成され、縦歪検出用の歪みセンサ４ａ１，４ｂ１、及び横歪検出用の歪みセンサ４ａ２，４ｂ２を備える。縦歪検出用の歪みセンサ４ａ１は、壁部３１ａの縦方向（長手方向）歪みを検出するように取り付けられる。横歪検出用の歪みセンサ４ａ２は、壁部３１ａの横方向（短手方向）歪みを検出するように取り付けられる。同様に、縦歪検出用の歪みセンサ４ｂ１は、壁部３１ｂの縦方向歪みを検出するように取り付けられる。また、横歪検出用の歪みセンサ４ｂ２は、壁部３１ｂの横方向歪みを検出するように取り付けられる。
【００５０】
縦歪み検出用の歪みセンサ４ａ１と、横歪検出用の歪みセンサ４ａ２とは、壁部３１ａの外周面において扁平筒状体の長手方向に沿って取り付けられる。同様に、縦歪み検出用の歪みセンサ４ｂ１と、横歪検出用の歪みセンサ４ｂ２とは、壁部３１ｂの外周面において扁平筒状体の長手方向に沿って取り付けられる。壁部３１ａにおける縦歪み検出用の歪みセンサ４ａ１と、壁部３１ｂにおける縦歪み検出用の歪みセンサ４ｂ１とは互いに非対向位置となるように取り付けられ、且つ壁部３１ａにおける横歪み検出用の歪みセンサ４ａ２と、壁部３１ｂにおける横歪み検出用の歪みセンサ４ｂ２とは互いに非対向位置となるように取り付けられる。
【００５１】
温度センサ５は、２つの異種金属を接合させた熱電対を構成要素としている。温度センサ５は、壁部３１ａ，３１ｂの外側面に取り付けられる。取付位置は、壁部３１ａにおける温度センサ５ａについては、縦歪み検出用の歪みセンサ４ａ１と横歪み検出用の歪みセンサ４ａ２との間とされる。壁部３１ｂにおける温度センサ５ｂについては、縦歪み検出用の歪みセンサ４ｂ１と横歪み検出用の歪みセンサ４ｂ２との間とされる。
【００５２】
歪みセンサ４及び温度センサ５は、それぞれに接続されたリード線４Ｌ，５Ｌやグランド用のリード線ＧＬと共に、コーティング剤７を介して壁部３１ａ，３１ｂの外周面に取り付けられる。コーティング剤７は、本形態ではシリコン樹脂を用いたが、圧力測定時における液温に応じて、適宜他の材質に変更することができる。また、リード線４Ｌ，５Ｌは本体ブロック２１における逆円錐台斜面２４Ｄにおいても同コーティング剤７を介して取り付けられる。
【００５３】
信号変換部６は、歪みセンサ４ａ，４ｂ及び温度センサ５ａ，５ｂから出力された信号を増幅する増幅回路、歪みセンサ４ａ１，４ａ２で得た信号の平均値、歪みセンサ４ｂ１，４ｂ２で得た信号の平均値を算出する平均値算出回路などを備え、各出力平均を圧力信号Ｓ１として出力するように構成される。その際、温度センサ５で測定した温度信号に基づいて、歪みセンサ４が受けた温度影響についても演算処理するように構成される。
【００５４】
次に、図８を参照しながら圧力測定デバイス１の使用例について説明する。図８は本発明に係る圧力測定デバイス１を用いた反応システム２０の概略図である。図８に示すように、反応システム２０は、第１液供給部７１、第２液供給部７２、第１液圧調整部７３、第２液圧調整部７４、圧力測定デバイス１、マイクロリアクタ８１、コントローラ９及び配管７５，８３，８４などからなる。
【００５５】
第１液供給部７１は、被反応液である第１液を所定の圧力で圧送可能に構成される。第２液供給部７２は、被反応液である第２液を所定の圧力で圧送可能に構成される。本形態では、第１液供給部７１及び第２液供給部７２が第１液及び第２液を圧送したときに、圧力測定デバイス１またはマイクロリアクタ８１における液圧が０〜１ＭＰａの範囲内となるように上記所定の圧力が決定される。第１液圧調整部７３は、第１液供給部７１から供給される第１液を、コントローラ９からの制御信号Ｓ２に基づいて加圧または減圧するように構成される。第２液圧調整部７４は、第２液供給部７２から供給される第２液を、コントローラ９からの制御信号Ｓ２に基づいて加圧または減圧するように構成される。マイクロリアクタ８１は、第１液と第２液との反応が進行するように形成されたマイクロ流路８２を備える。
【００５６】
コントローラ９は、圧力測定デバイス１から出力された圧力信号Ｓ１に基づいて、第１液圧調整部７３及び第２液圧調整部７４に制御信号Ｓ２を送るように構成される。制御信号Ｓ２による制御内容は後述する。
【００５７】
反応システム２０の動作及び圧力測定デバイス１の作用効果について説明する。第１液供給部７１及び第２液供給部７２は、配管７５を通じてそれぞれ第１液及び第２液を同時に圧力測定デバイス１に供給する。
【００５８】
圧力測定デバイス１のマイクロ流路Ｒを流れる第１液と第２液との混合液の圧力は、歪みセンサ４により測定される。また、この混合液の温度は、温度センサ５により測定される。信号変換部６では、各歪みセンサ４から取得した信号を適正な圧力データに変換すると共に、温度センサ５で測定した温度信号に基づいて、歪みセンサ４が受けた温度影響について補正演算処理する。
【００５９】
コントローラ９では、温度補正処理した圧力信号Ｓ１に基づき、制御信号Ｓ２を生成する。制御信号Ｓ２は次に示す制御を行う。すなわち、目標とする圧力よりも測定した圧力が高いときは、コントローラ９は、第１液供給部７３及び第２液供給部７４から供給される第１液及び第２液の圧力を下げるように、第１液圧調整部７３及び第２液圧調整部７４を制御する。反対に、目標とする圧力よりも測定した圧力が低いときは、コントローラ９は、第１液供給部７３及び第２液供給部７４から供給される第１液及び第２液の圧力を上げるように、第１液圧調整部７３及び第２液圧調整部７４を制御する。これにより反応液の圧力が適正に制御される。
【００６０】
圧力測定デバイス１から出た第１液と第２液とは、配管８３を介してマイクロリアクタ８１に入る。その後、第１液と第２液とは、マイクロ流路８２内で反応を進行させていく。そして、マイクロリアクタ８１の出口ポートからは、反応が完了した反応済み液が配管８４を通じて次の工程へと導出される。
【００６１】
上述したように、圧力測定デバイス１によると、チューブ体３における壁部３１ａ，３１ｂの外側表面に取り付けられた歪みセンサ４により検出した壁部３１ａ，３１ｂの歪みに基づいて、マイクロ流路Ｒを流れる液体の圧力を測定する。つまり、チューブ体３における壁部３１ａ，３１ｂを圧力ゲージのダイアフラム面として扱うことになる。チューブ体３における壁部３１ａ，３１ｂの歪みは、マイクロ流路Ｒを流れる液体の圧力に比例して発生するため、この歪み量を適当な物理量へ変換することで正確な圧力測定が可能である。本発明では、チューブ体３は、液体の流れ方向に垂直な断面が略扁平円形状とされ、この略扁平円形状の短軸Ｊ方向に互いに対向する壁部３１ａ，３１ｂがそれぞれ薄肉状とされる。このため、断面が真円状のチューブ体に比較して、有効な受圧面積を大きくとることができ、マイクロ流路Ｒを流れる液体の圧力測定に十分な歪みを発生させることができる。そして、流路にポート等の滞留部を持たせる必要もない。
【００６２】
また、チューブ体３の両端部は、溶接構造により固定枠２に固定支持されるため、チューブ体３で発生した歪みがチューブ体３より外部に伝搬することがない。チューブ体３は固定枠２内でのみ歪みを生ずるため、より正確な圧力測定が可能となる。
【００６３】
また、温度センサ５で得た温度信号により歪みセンサ４における温度影響が補正されるため、更に正確な圧力測定が可能となる。
【００６４】
また、チューブ体３における壁部３１ａ，３１ｂの外側表面に取り付けられた歪みセンサ４は、コーティング剤７により外気から遮断されるため、歪みセンサ４がその周囲の温度・湿度による影響を受けにくくなる。
【００６５】
また、縦歪み検出用の歪みセンサ４ａ１，４ｂ１と、横歪み検出用の歪みセンサ４ａ２，４ｂ２との２種類が取り付けられるため、縦歪みと横歪みが同時に測定可能となり、更に一層正確な圧力測定が可能となる。
【００６６】
また、一方の壁部３１ａにおける縦歪み検出用の歪みセンサ４ａ１と、他方の壁部３１ｂにおける縦歪み検出用の歪みセンサ４ｂ１とは、マイクロ流路Ｒを流れる液体の流れ方向についての異なる２点の圧力を測定できる。この２点の圧力平均を求めることで、より信頼度の高い圧力測定が可能となる。横歪み検出用の歪みセンサ４ａ２，４ｂ２についても同様である。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。例えば、上述の実施の形態では、圧力測定の対象とする流体は液体としたが、気体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る第一実施形態の圧力測定デバイスの一部断面平面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態の圧力測定デバイスの一部断面正面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態の圧力測定デバイスのチューブ体の横断面図である。
【図４】本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイスの外観を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイスの平面一部断面図である。
【図６】本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイスの正面一部断面図である。
【図７】本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイスのチューブ体の横断面図である。
【図８】本発明に係る第二実施形態の圧力測定デバイスを用いた反応システムの概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１０ 圧力測定デバイス
２、１２ 固定枠
３、１３ チューブ体
１３１ 扁平部
１３２ 真円部
４、１４ 歪みセンサ
４ａ１、１４ａ１ 縦歪み検出用の歪みセンサ
４ａ２、１４ａ２ 横歪み検出用の歪みセンサ
４ｂ１、１４ｂ１ 縦歪み検出用の歪みセンサ
４ｂ２、１４ｂ２ 横歪み検出用の歪みセンサ
１５ 補正用歪みセンサ
１５ａ１ 縦歪み検出用の補正用歪みセンサ
１５ａ２ 横歪み検出用の補正用歪みセンサ
１５ｂ１ 縦歪み検出用の補正用歪みセンサ
１５ｂ２ 横歪み検出用の補正用歪みセンサ
５ 温度センサ
６、１６ 信号変換部（温度影響補正手段）
７、１７ コーティング剤
３１ａ、１３１ａ 壁部
３１ｂ、１３１ｂ 壁部
Ｒ マイクロ流路
Ｊ 短軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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